測試用例自動構(gòu)建和自動執(zhí)行腳本的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田傲雪

（中國電子科技集團(tuán)公司第十五研究所 北京市 100083）

隨著軟件工程新觀點(diǎn)的提出，使得軟件測試得到業(yè)界的重視，只有測試合格的軟件才能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。在這一背景下，為提高軟件測試效率和水平，應(yīng)當(dāng)加快實(shí)現(xiàn)自動化測試。因此，除了要對測試用例進(jìn)行自動構(gòu)建之外，還應(yīng)設(shè)計(jì)一款具備自動執(zhí)行功能的腳本，并將它們?nèi)咳谌氲揭粋€測試平臺當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行與集中管理。

1 測試用例自動構(gòu)建原則

1.1 測試用例

測試用例（Test Case）簡稱TC，是對特定軟件產(chǎn)品進(jìn)行測試任務(wù)的描述，具體包括如下內(nèi)容：測試目標(biāo)、環(huán)境、腳本以及最終形成的文檔等。TC 的主要目的是將軟件測試行為轉(zhuǎn)換成便于管理的模式，可以指導(dǎo)測試的實(shí)施、規(guī)劃測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、編寫測試腳本以及評估測試結(jié)果的度量基準(zhǔn)等。

1.2 設(shè)計(jì)原則

從本質(zhì)的角度上講，TC 為文檔，它是執(zhí)行實(shí)體中最小的一部分，通過TC 能夠?qū)浖绦蜻M(jìn)行測試，進(jìn)而確定出程序的某些特性是否正常。在對TC 進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)當(dāng)遵循如下基本原則：

1.2.1 正確性原則

向系統(tǒng)當(dāng)中輸入用戶的實(shí)際數(shù)據(jù)，借此來檢驗(yàn)系統(tǒng)是否滿足使用要求，TC 中的各個測試點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)確保能夠覆蓋使用需求的各項(xiàng)功能，且不得存在異常問題。

1.2.2 全面性原則

要對全部的需求功能項(xiàng)進(jìn)行全面覆蓋，設(shè)計(jì)出來的TC 除了能夠?qū)y試點(diǎn)進(jìn)行測試之外，還應(yīng)充分考慮用戶的使用需要，以及關(guān)聯(lián)使用情況和非正常操作等[1]。

2 測試用例自動執(zhí)行腳本的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 測試方案

為簡化設(shè)計(jì)過程，在總結(jié)前人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出一種全新的測試概念模型，即數(shù)據(jù)與腳本相分離，并在該模型上，對自動化的測試框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.1 模型介紹

對于傳統(tǒng)的測試腳本（Testing Script）而言，作為特定測試的指令，數(shù)據(jù)與執(zhí)行邏輯為集成式，二者是以捆綁的形式被嵌入到測試系統(tǒng)當(dāng)中。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，此類測試腳本存在一定的不足之處，如靈活性差、可維護(hù)性不強(qiáng)等。鑒于此，提出一種全新的測試概念模型，該模型由以下三個部分組成：測試驅(qū)動器（TD）、測試用例（TC）以及測試計(jì)劃（TP）。其中TP 與實(shí)際的TS 相對應(yīng)，TC 與實(shí)際的TC 相對應(yīng)，TP 則與實(shí)際的TC 集相對應(yīng)[2]。本文所提出模型的對應(yīng)關(guān)系如圖1 所示。

從圖1 當(dāng)中可以清楚的看出，一個TD 能夠被多個TC 復(fù)用，一個TC 則能被多個TP 所擁有，一個TP 能包含多個TC。

2.1.2 測試框架

以本文提出的全新測試模型為依托，對相應(yīng)的框架方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，該測試框架的總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖1：測試模型的對應(yīng)關(guān)系示意圖

圖2：測試框架的總體結(jié)構(gòu)示意圖

在整個測試框架當(dāng)中，腳本執(zhí)行工具是核心部分，是測試流程的控制樞紐。其中的TC 和TP 為含相關(guān)確定參數(shù)的JSON 文件，其能夠?qū)δ_本執(zhí)行工具進(jìn)行驅(qū)動，從而對具體的測試任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。在這一過程當(dāng)中，腳本會按照驅(qū)動參數(shù)完成加載，并對與之相應(yīng)的驅(qū)動器腳本進(jìn)行調(diào)用，經(jīng)過測試得到具體結(jié)果。當(dāng)TP 為腳本執(zhí)行工具所要執(zhí)行的任務(wù)類型時，可以自動生成測試報(bào)告，并以通知的方式對測試結(jié)果進(jìn)行發(fā)送。

2.1.3 測試流程

依托上文設(shè)計(jì)的測試框架，并與Web 管理腳本的實(shí)際需求進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建測試流程，具體如下：

（1）對項(xiàng)目的實(shí)際測試需求進(jìn)行確定，這是自動化測試流程構(gòu)建的前提和基礎(chǔ)，當(dāng)需求確定后，便可對驅(qū)動器腳本進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)；

（2）當(dāng)完成驅(qū)動器腳本后，可將腳本數(shù)據(jù)及驅(qū)動參數(shù)添加到腳本管理系統(tǒng)當(dāng)中，在具體添加的過程中，系統(tǒng)會按照輸入的數(shù)據(jù)及參數(shù)，自動生成腳本；

（3）可在系統(tǒng)中對TD 進(jìn)行選擇，并對驅(qū)動參數(shù)進(jìn)行配置，添加TC 數(shù)據(jù)，在這一過程中，系統(tǒng)會自動生成描述TC 的JSON文件；

（4）以實(shí)際的測試類或任務(wù)為依據(jù)，將多個TC 組織起來，為其配置定時器參數(shù)，添加至TP 中，此時系統(tǒng)會自動生成描述TP的JSON 文件；

（5）在腳本管理系統(tǒng)中，可執(zhí)行TC、TP，并對每日的計(jì)劃任務(wù)進(jìn)行構(gòu)建。計(jì)劃執(zhí)行的過程中，系統(tǒng)會對腳本執(zhí)行工具進(jìn)行調(diào)用，按照所得的測試結(jié)果生成測試報(bào)告，如有必要可以通過郵件的形式，對所得的測試結(jié)果進(jìn)行發(fā)送。

2.2 測試平臺設(shè)計(jì)

本文所提出的測試平臺由以下幾個部分組成：測試數(shù)據(jù)、腳本執(zhí)行工具以及腳本管理系統(tǒng)。其中測試數(shù)據(jù)包括TD、TC、TP 和最終得到的測試結(jié)果（僅存于數(shù)據(jù)庫當(dāng)中）；腳本執(zhí)行工具的主要作用是執(zhí)行測試任務(wù)；腳本管理系統(tǒng)則是在Web 端提供相關(guān)的管理功能，系統(tǒng)以Python 庫的方式，對腳本執(zhí)行工具進(jìn)行調(diào)用，進(jìn)而對測試任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，并獲得最終的測試結(jié)果[5]。

2.2.1 技術(shù)架構(gòu)

本次設(shè)計(jì)開發(fā)的測試平臺采用的是當(dāng)前較為流行的B/S 架構(gòu)體系，瀏覽器端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)通信借助Http 接口來實(shí)現(xiàn)。其中服務(wù)器端包括以下幾個層次：

（1）控制層。在測試平臺中，控制層主要負(fù)責(zé)的是后臺接口程序的執(zhí)行，通過解析瀏覽器端的統(tǒng)一資源定位符（URL），調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯處理，并將所得的數(shù)據(jù)經(jīng)渲染后返回。

（2）表現(xiàn)層。該層在測試平臺中主要負(fù)責(zé)的是將處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)渲染之后返回給瀏覽器。

（3）邏輯層。該層主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理，平臺自動執(zhí)行腳本時，邏輯層能夠按照實(shí)際需要，對腳本執(zhí)行工具進(jìn)行調(diào)用，并獲得相應(yīng)的測試結(jié)果。同時，該層還能對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。

（4）操作層。該層主要負(fù)責(zé)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，包括兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，一部分是測試文件，另一部分是常規(guī)數(shù)據(jù)庫。

測試平臺采用分層架構(gòu)體系，每個層次均有自己的職責(zé)，由此使得設(shè)計(jì)中的程序代碼耦合度大幅度降低。

2.2.2 數(shù)據(jù)庫

測試平臺的數(shù)據(jù)源為MySQL，這是一款關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，其突出的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)存取速度快、靈活性高、開放源碼、無需維護(hù)、安全可靠等，適合本次開發(fā)的系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫采用的引擎是InnoDB，這款引擎不僅具有超高的并發(fā)處理能力，而且還有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力，數(shù)據(jù)表通過外鍵進(jìn)行約束，數(shù)據(jù)的可靠性更高，完整性更好。

2.3 腳本執(zhí)行工具

本次開發(fā)的測試平臺中，TC 與TP 全部都是由腳本執(zhí)行工具執(zhí)行驅(qū)動器腳本來完成，由此可見，該工具是整個平臺最為重要的組成部分之一，具體包括如下功能：執(zhí)行TC、TP，根據(jù)所得的結(jié)果生成報(bào)告等。該工具的設(shè)計(jì)過程如下：

2.3.1 工具安裝

在測試平臺中，該工具能夠被以下兩種方式調(diào)用，一種是Python 庫，另一種是終端命令。前者為在程序中對腳本執(zhí)行工具進(jìn)行調(diào)用，需要Python 庫提供兩個接口，其中一個負(fù)責(zé)執(zhí)行PC，另一個負(fù)責(zé)執(zhí)行TP，并在請求接口后，返回測試結(jié)果對象，在該對象當(dāng)中封裝了如下信息：用例集、測試所得的結(jié)果、生成的報(bào)告以及執(zhí)行日志等等。因測試平臺的開發(fā)人員需要在本地環(huán)境對腳本執(zhí)行工具進(jìn)行調(diào)用，所以該工具應(yīng)當(dāng)具備終端命令方式執(zhí)行測試任務(wù)的功能，從而給腳本數(shù)據(jù)的調(diào)試與維護(hù)提供便利。為簡化工具的安裝過程，可以借助Setuptools 工具，對Python 的源程序進(jìn)行打包處理，利用同一個數(shù)據(jù)包在系統(tǒng)中完成版本的切換。

2.3.2 接口設(shè)計(jì)

在對腳本執(zhí)行工具的接口進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以結(jié)合上文中提出的自動化測試方案，接口包括測試工具主程序、TC 對象、TD對象、測試套件對象、加載器、執(zhí)行器以及測試通知方法等。

2.4 腳本管理系統(tǒng)

測試平臺的腳本管理系統(tǒng)包括以下幾個功能模塊：TD 管理模塊、TC 管理模塊、TP 管理模塊以及面板模塊等。

2.4.1 TD 管理模塊

該模塊具備如下功能：查看、添加、修改以及刪除等，可以功能設(shè)計(jì)方案為依托，對該模塊的表結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，據(jù)此設(shè)計(jì)接口。該模塊的控制層方法類為Driver Controller（DC），邏輯層方法類為Driver Service（DS），操作層方法類為Driver Table（DT）。其中DS 通過對DT 進(jìn)行調(diào)用，來完成數(shù)據(jù)庫的讀寫操作，而Web.Py內(nèi)置的application 對象能夠?qū)ο到y(tǒng)的用戶交互進(jìn)行控制，并在解析管理請求的基礎(chǔ)上，對DS 進(jìn)行調(diào)用，經(jīng)模板渲染后返回給用戶。

2.4.2 TC 管理模塊

該模塊分為兩個部分，一部分是TC 管理，另一部分是執(zhí)行結(jié)果管理，前者的基本功能包括查看、添加、修改、刪除、即時執(zhí)行以及停止執(zhí)行；后者的主要功能為查看測試結(jié)果，該結(jié)果中包含如下信息：運(yùn)行狀態(tài)、結(jié)果概況、時間以及日志等。

2.4.3 TP 管理模塊

該模塊與TC 管理模塊相類似，也是由兩個部分組成，分別為TP 管理和執(zhí)行結(jié)果管理，其中TP 管理比TC 管理多出一個定時執(zhí)行功能，而執(zhí)行結(jié)果管理主要是以郵件的形式發(fā)送通知。

2.4.4 面板模塊

該模塊能夠?qū)φ麄€平臺的狀況進(jìn)行顯示和管理，具備如下功能：統(tǒng)計(jì)、配置以及掃描等?？蓪y試數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由此可以如實(shí)反映出測試的覆蓋程度，并且能夠?qū)y試工具進(jìn)行配置。

2.5 實(shí)現(xiàn)過程

在本次設(shè)計(jì)中，需要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容包括腳本執(zhí)行工具以及腳本管理系統(tǒng)，具體的實(shí)現(xiàn)過程如下：

2.5.1 腳本執(zhí)行工具的實(shí)現(xiàn)

相對配置文件進(jìn)行初始化，具體包括TD 及報(bào)告模板的存放路徑、郵件服務(wù)器地址、賬號、密碼等；當(dāng)初始化完畢后，應(yīng)對用戶請求進(jìn)行解析，以此來判斷用戶是執(zhí)行TC 還是執(zhí)行TP，按照解析所得的結(jié)構(gòu)，對加載器進(jìn)行調(diào)用，完成測試目標(biāo)的加載。如果是Python 庫方式的請求，可借助測試工具直接實(shí)現(xiàn)，無需進(jìn)行程序判斷，若是調(diào)用接口，則為執(zhí)行TC；由測試加載器按測試目標(biāo)對TC進(jìn)行初始，封裝成套件后返回，再由執(zhí)行器根據(jù)自動化單元測試框架，依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的次序，執(zhí)行TC。在執(zhí)行一個TD 下的TC 時，先執(zhí)行固件構(gòu)建方法，隨后進(jìn)行遍歷，如果出現(xiàn)異常，那么執(zhí)行失敗，無異常則執(zhí)行成功；當(dāng)TC執(zhí)行完成后，執(zhí)行器會自動生成測試結(jié)果，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后返回，最終生成測試報(bào)告，以郵件的形式進(jìn)行發(fā)送。

2.5.2 腳本管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在測試平臺的開發(fā)中，腳本管理系統(tǒng)采用的是Web.Py 框架（后臺），而前臺為混合結(jié)構(gòu)?？梢栽谙到y(tǒng)的功能模塊中添加TD，先校驗(yàn)TD 名稱的唯一性，如果存在，那么無法進(jìn)行添加，若尚未存在，則可進(jìn)行添加，此時可在TD 路徑下，對腳本文件進(jìn)行添加，主要包括固件建立/銷毀的腳本文件、主程序測試的腳本文件以及JSON 文件等。當(dāng)需要對TD 進(jìn)行刪除時，可直接點(diǎn)擊界面上的刪除按鍵，完成刪除。TC 的實(shí)現(xiàn)與TD 基本相同在此不進(jìn)行累述。

3 結(jié)論

綜上所述，軟件測試是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，為使當(dāng)前軟件測試工程中存在的問題得到有效解決，自動化測試隨之成為主流發(fā)展趨勢。在這一背景下，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一款自動化、通用化的測試平臺，該平臺能夠?qū)y試用例進(jìn)行自動構(gòu)建，還能對測試腳本進(jìn)行自動執(zhí)行，由此進(jìn)一步提升了軟件測試效率，一些問題也隨之迎刃而解。在未來一段時期，應(yīng)當(dāng)加大相關(guān)方面的研究力度，對測試平臺的功能進(jìn)行逐步完善，從而使其更好地為軟件工程服務(wù)。